JP2017017221A - 基板処理方法および記憶媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転する基板の表面と流体との摩擦に起因した基板の帯電を抑制する。
【解決手段】基板（Ｗ）の周縁部に存在する表面絶縁層（例えば熱酸化膜）の少なくとも一部を除去して、表面絶縁層を形成する材料よりも導電性が高い下層（例えばシリコンウエハ）を露出させる。その後、基板保持具により基板を保持して回転させながら、基板に対して処理を行う。基板保持具のうちの少なくとも下層と接触する部位は導電性材料により形成されている。基板処理工程において、基板の表面絶縁層に生じた電荷が下層および基板保持具を介して逃がされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転する基板の表面と流体との摩擦に起因した基板の帯電を抑制する技術に関するものである。
半導体装置の製造においては、半導体ウエハ等の基板に対して処理液を供給することにより、ウエットエッチング、洗浄処理、塗布膜形成処理等の様々な液処理が行われる。基板を回転させながら基板に処理液を供給して基板に液処理を施すとき、処理液が供給された後の基板を振り切り乾燥させるとき等に、基板表面上にある液体と基板表面の間の摩擦あるいは基板表面と周囲雰囲気との間の摩擦により、基板表面に摩擦帯電が生じうる。帯電により基板の表面電位が高くなると、基板に形成されたデバイスの静電破壊が生じる場合もある。
リンス処理時にデバイスの静電破壊を防止するために、例えばリンス液として、純水に炭酸ガスまたはアンモニアを溶解させることにより導電性を持たせたものを用いることが知られている。しかし、酸性またはアルカリ性のリンス液は、場合によっては、デバイスを構成する膜にダメージを与える可能性がある。また、この方法では、振り切り乾燥時に生じうる基板表面と周囲雰囲気との間の摩擦に起因する帯電を十分に防止することはできない。
スピンチャックの基板保持部材を導電性部材で形成し、摩擦によって基板表面に発生した電荷を、導電性部材を介して逃がすことも知られている（例えば特許文献１を参照）。しかし、この方法では、基板表面の全体が絶縁性（誘電性）材料により覆われているような場合には、十分な除電効果が得られない。
特開２００３−０９２３４３号公報
本発明は、回転する基板の表面と流体との摩擦に起因した基板の帯電を抑制することができる技術を提供するものである。
本発明の一実施形態によれば、絶縁性材料により形成された表面絶縁層を有する基板を準備する工程と、前記基板の周縁部に存在する前記表面絶縁層の少なくとも一部を除去して、前記表面絶縁層を形成する材料よりも導電性が高い下層を露出させる下地露出工程と、基板保持具により前記基板の前記下層が露出した部分を保持して回転させながら、前記基板に対して処理を行う基板処理工程と、を備え、前記基板保持具のうちの少なくとも前記下層と接触する部位は導電性材料により形成されており、前記基板処理工程において、前記基板の表面絶縁層に生じた電荷を前記下層および前記基板保持具を介して逃がす、基板処理方法が提供される。
また、本発明の他の実施形態によれば、基板液処理システムの動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理システムを制御して上記の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、絶縁性材料により形成された表面絶縁層を有する基板から、前記基板の周縁部に存在する前記表面絶縁層の少なくとも一部を除去して、前記表面絶縁層を形成する材料よりも導電性が高い下層を露出させる下地露出工程を実行する第１処理部と、基板保持具により前記基板の前記下層が露出した部分を保持して回転させながら、前記基板に対して処理を行う第２処理部と、を備え、前記第２処理部の前記基板保持具のうちの少なくとも前記下層と接触する部位は導電性材料により形成されており、前記基板の表面絶縁層に生じた電荷を前記下層および前記基板保持具を介して逃がすことができるように構成されている、基板処理装置が提供される。
本発明によれば、表面絶縁層を除去しておくことにより、基板に発生した電荷を基板保持具を介して効率良く逃がすことができる。
本発明の一実施形態に係る基板処理方法を実行するための基板処理システムの概略構成を示す図である。 上記基板処理システムに含まれる処理ユニットの概略構成を示す図である。 基板処理方法の実行に用いるベベルエッチングユニットの概略構成を示す図である。 基板処理方法の実行に用いる薬液洗浄ユニットの概略構成を示す図である。 保持部材の一形態を示す概略面図である。 保持部材の他の形態を示す概略面図である。 実験１の結果を示すグラフである。 実験２の結果を示すグラフである。 ＡｒＦレジストの帯電傾向を確認する実験の結果を示すグラフである。 ＫｒＦレジストの帯電傾向を確認する実験の結果を示すグラフである。 ベベルエッチングユニットと薬液洗浄ユニットとを統合した単一の処理ユニットの概略構成を示す図であって、薬液洗浄を実行している状態を示す図である。 ベベルエッチングユニットと薬液洗浄ユニットとを統合した単一の処理ユニットの概略構成を示す図であって、ベベルエッチングを実行している状態を示す図である。
図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウエハ（以下ウエハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持するウエハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウエハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。
チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。
基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。
処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。
回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。
基板処理システム１の複数の処理ユニット１６には、ベベルエッチングユニット１６Ａ（図３参照）と、薬液洗浄ユニット１６Ｂ（図４参照）とを含めることができる。
ベベルエッチングユニット１６Ａは、ウエハＷの周縁部にベベルエッチング用の薬液を供給することにより、ウエハＷのベベル部を含む周縁部に形成された膜（本実施形態では後述する表面絶縁層）を除去するベベルエッチング処理を行う。
図３に示すように、ベベルエッチングユニット１６Ａは、図２の保持部３１に対応する構成要素として、ウエハＷの下面（裏面）中央部を吸着保持するバキュームチャック３１Ａと、図２の処理流体供給部４０に対応する構成要素として、ウエハＷのベベル部にベベルエッチング用の薬液を供給する少なくとも１つの薬液ノズル（４０Ａ１，４０Ａ２）を有する。図３に示す実施形態では、ウエハ上面（デバイス形成面である表面）の周縁部とウエハ下面（デバイスが形成されない裏面）の周縁部にそれぞれ薬液を供給する２つの薬液ノズル４０Ａ１，４０Ａ２が設けられている。
ベベルエッチングユニット１６Ａは、図２の処理流体供給部４０に対応する構成要素として、さらに、各薬液ノズル４０Ａ１，４０Ａ２からの薬液のウエハＷへの着液位置よりも半径方向内側の位置にリンス液を供給するリンスノズル（図示せず）と、このリンスノズルからのリンス液の着液位置よりも半径方向内側の位置に乾燥用ガス例えば窒素ガスを供給するノズル（図示せず）を備えることができる。
上述した部分以外のベベルエッチングユニット１６Ａの構成は図２に示したものと同じである。このようなベベルエッチングユニット１６Ａは当業者において周知であるので、本明細書では詳細な説明を省略する。
薬液洗浄ユニット１６Ｂは、ウエハＷの上面に薬液を供給することにより、基板上面に付着した不要な物質（不要な金属、酸化膜、汚染物質など）を除去する薬液洗浄処理を行う。薬液洗浄処理に用いられる薬液は、ＳＰＭ（Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２）、ＤＨＦ（ＨＦ＋Ｈ２Ｏ）、ＳＣ−１（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）、ＳＣ−２（ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）などが例示されるが、これらに限定されるものではない。
図４に示すように、薬液洗浄ユニット１６Ｂは、図２の保持部３１に対応する構成要素として、ウエハＷの周縁部と接触して基板を保持するように構成された保持機構３１Ｂを有している。保持機構３１Ｂは、ベースプレート３１Ｂ１と、ベースプレート３１Ｂ１の周縁部分に設けられた複数の保持部材３１Ｂ２を有している。保持部材３１Ｂ２は、ウエハＷの周縁部と接触してウエハＷを保持する。
薬液洗浄ユニット１６Ｂはさらに、図２の処理流体供給部４０に対応する構成要素として、上記の薬液をウエハＷの上面に供給する薬液ノズル４０Ｂ１と、リンス液をウエハＷの上面に供給するリンスノズル４０Ｂ２と、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の乾燥補助溶剤をウエハＷの上面に供給する溶剤ノズル４０Ｂ３とを備えている。薬液洗浄ユニット１６Ｂは、図２の処理流体供給部４０に対応する構成要素として、ウエハＷの下面に処理流体（例えばリンス液、乾燥用ガス）などを供給する少なくとも１つの裏面ノズル４０Ｂ４を有している。裏面ノズル４０Ｂ４は、支柱部（回転軸）３２内部を軸線方向に延びる流体通路の上端開口により提供することができる。
詳細は後述するが、ベベルエッチングユニット１６Ａにより、ウエハＷのベベル部または端面には比較的電気伝導性が高い材料の層（以下「導電層」と呼ぶ）が露出させられる。保持部材３１Ｂ２のうちの少なくとも導電層と接触する部分は、導電性材料により形成されている。導電性材料は、ウエハとの接触により摩耗してパーティクルを発生させることがなく、かつ、処理ユニットで使用される処理液により侵されて汚染物質を溶出させることのない材料、例えばガラス状カーボンにより形成することができる。保持部材３１Ｂ２の表面部のみに、コーティング等により導電性材料を設けてもよい。
保持部材３１Ｂ２とベースプレート３１Ｂ１との間には電気的導通が確保されており、保持部３１（ベースプレート３１Ｂ１）と支柱部３２との間には電気的導通が確保されている。ベベルエッチングユニット１６Ａの支柱部３２は接地されており、ウエハＷから保持部材３１Ｂ２に移動した電荷が支柱部３２を介して逃げることができるようになっている。支柱部３２から電荷を逃がす経路は任意であり、例えば、駆動部３３を介して電荷を逃がしてもよい。
次に、基板処理システム１により行われる一連の処理について説明する。
まず、ウエハＷの全体またはウエハＷの広い範囲が、最上層（最表面層）としての絶縁性材料からなる層（以下、「表面絶縁層」という）により覆われている処理対象のウエハＷを、ベベルエッチングユニット１６Ａに搬入する。ベベルエッチングユニット１６Ａでは、ベベル部にある表面絶縁層を除去し、その下にある、導電性材料からなる層（以下、「導電層」という）を露出させる。
表面絶縁層の除去パターンは、ウエハＷと保持部材３１Ｂ２との接触位置に応じて決定することができる。つまり、少なくとも、ウエハ周縁部のうちの保持部材３１Ｂ２と接触する可能性がある領域の表面絶縁層が除去されていればよい。
具体的には、例えば図４および図５に示すように、保持部材３１Ｂ２としての把持爪がウエハＷを側方から押す形式のものであり、把持爪がウエハの端面（apexとも呼ばれる部位）内の接触点ＣｐでウエハＷと接触するのであれば、当該接触点Ｃｐの近傍領域の表面絶縁層が除去されていればよい。例えば図５中においてハッチングで示されるように表面絶縁層ＳＩＬを残してもよい。つまり、フロントベベル、バックベベル（傾斜面）上の表面絶縁層は完全に除去されていなくてもよい。
なお、図５に示す保持部材３１Ｂ２としての把持爪は、ベースプレート３１Ｂ１に設けられたピン３４の周りに回動可能である。ピン３４の周囲に把持爪をウエハＷに押しつけるように付勢する図示しないバネが設けられている。把持爪によるウエハ保持の解放は、図示しない押圧部材により矢印３５で示すように把持爪を押すことにより行われる。
また例えば図６に示すように、ウエハＷが保持部材３１Ｂ２としての支持ピンの上に単に載置され、支持ピンがバックベベル部内の接触点ＣｐでウエハＷと接触するのであれば、当該接触点Ｃｐの近傍領域（バックベベル）の表面絶縁層が除去されていればよい。つまり、ウエハＷの上面側の表面絶縁層は除去されていなくてもよい。例えば図６中においてハッチングで示されるように表面絶縁層ＳＩＬを残してもよい。なお、この場合、ベベルエッチングユニット１６Ａに薬液ノズル４０Ａ１（図３参照）を設けなくてもよい。
上述のように、保持部材３１Ｂ２の保持形式に応じて決定された領域内の表面絶縁層を除去した後、ウエハＷの周縁部に対するリンス処理および乾燥処理が行われる。その後、ウエハＷはベベルエッチングユニット１６Ａから薬液洗浄ユニット１６Ｂに搬送される。
薬液洗浄ユニット１６Ｂに搬入されたウエハＷを鉛直軸線周りに回転させ、この状態でウエハＷの上面（デバイス形成面である表面）に洗浄用薬液を供給することにより薬液洗浄工程が行われる。その後、ウエハＷを引き続き回転させたままウエハＷの上面に純水（ＤＩＷ）を供給することにより、リンス工程が行われる。その後、ウエハＷを引き続き回転させたまま、ウエハＷの上面にＩＰＡを供給することにより、ウエハＷの上面に残留するＤＩＷをＩＰＡに置換する置換工程が行われる。その後、ウエハを引き続き回転させることにより（好ましくは回転速度を増し）、ウエハＷを乾燥させる乾燥工程が行われる。
ＳＰＭ、ＤＨＦ、ＳＣ−１、ＳＣ−２等の薬液は比較的高い導電性を有しているため、薬液洗浄工程時にウエハＷが帯電することはない。しかし、その後、リンス工程時においてはウエハＷの上面の中央部から周縁部に向かって流れるＤＩＷとウエハＷの上面との間に作用する摩擦力によりウエハＷに帯電が生じ、置換工程時においてもＩＰＡとウエハＷ表面との間に作用する摩擦力によりウエハＷに帯電が生じ、また、乾燥工程時にはウエハＷ周囲雰囲気とウエハＷ表面との間に作用する摩擦力によりウエハＷに帯電が生じる可能性がある。
また、裏面ノズル４０Ｂ４から回転するウエハＷ下面にＤＩＷを吐出するバックサイドリンスと呼ばれる工程（通常は、薬液洗浄工程、リンス工程と並行して行われる）を行っている場合には、ウエハＷのデバイス形成面である上面が、誘導帯電により正の電荷が帯電しやすくなる。このような正の電荷の帯電は、デバイスの静電破壊防止の観点からは特に好ましくない事象である。
しかし、本実施形態においては、薬液洗浄ユニット１６Ｂにおける一連の処理工程を実行する前に、ベベルエッチングユニット１６Ａにより、ウエハＷ上の保持部材３１Ｂ２と接触する部位にある表面絶縁層を除去して、導電層を露出させている。このため、摩擦によりウエハＷに電荷が生じても、それが大量に蓄積される前に、導電層と電気的に接触する保持部材３１Ｂ２を介して電荷がウエハＷから除去される。このため、蓄積された電荷の放電によるウエハＷ上のデバイスの静電破壊が生じることを防止することができる。
次に、具体的実施例に基づいて上記実施形態の効果について説明する。
［実験１］
まず、ウエハ周辺湿度およびウエハ表面の疎水性とウエハの帯電との関係について確認した実験結果について説明する。試料として、熱酸化処理により表面に熱酸化膜（ＴＨＯＸ）を形成したシリコンウエハ（親水性表面を有するウエハＷ）と、この親水性表面を有するウエハＷに対してＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を用いた疎水化処理を施したもの（疎水性表面を有するウエハＷ）との二種類のウエハを用意した。この試料は、表面絶縁層としてのＴＨＯＸと、その下層の導電層であるシリコンウエハ自体の２層からなる積層構造の最も単純なモデルである。
上記の親水性表面を有するウエハＷと疎水性表面を有するウエハＷの各々に対して以下の処理を行った。まず、ウエハＷを、上述した薬液洗浄ユニット１６Ｂと同様の構成を有する処理ユニット内に搬入し、前述した保持部材３１Ｂ２を有する基板保持機構３０により保持させた。ウエハＷを１０００ｒｐｍで回転させながら、裏面ノズル４０Ｂ４からウエハＷの下面中央部に窒素ガスを供給し続け、ウエハＷの上面の表面電位の測定を１０秒毎に行った。表面電位はQuantox XP（KLA-Tencor社の製品）を用いて測定した。ウエハＷの上面には処理液は供給していない。前述したように、この処理ではウエハＷの上面に誘導帯電が生じやすい。
薬液洗浄ユニット１６Ｂのチャンバ２０内の湿度は、クリーンルームの通常湿度と同水準の４０％と、超低湿度である１％または２．５％の２水準とした。超低湿度は、ＦＦＵ２１からＣＤＡ（クリーンドライエア）をチャンバ２０内に供給することにより実現した。湿度の測定は、回収カップ５０（図２参照）の上部開口部近傍に設けた湿度計（図示せず）により測定した。処理前におけるウエハＷの表面電位は０．２Ｖであった。
図７のグラフに実験１の結果を示す。図７のグラフにおいて、縦軸はウエハＷの表面電位（Ｖ）、横軸はウエハＷの回転時間であり、運転時間毎に、左から順に「湿度４０％（ＨＵＭ４０％）、疎水化処理無し（w/oＨＭＤＳ）」、「湿度２．５％（ＨＵＭ２．５％）、疎水化処理無し（w/oＨＭＤＳ）」、「湿度１．０％（ＨＵＭ１．００％）、疎水化処理無し（w/oＨＭＤＳ）」、「湿度４０％（ＨＵＭ４０％）、疎水化処理有り（wＨＭＤＳ）」の各条件での表面電位をそれぞれ示している。
図７のグラフに示すように、親水性表面を有するウエハＷは、回転時間３０秒のときを除いて、全ての回転時間でウエハＷの周辺湿度が高い方が表面電位が高かった。つまり、帯電防止には高湿度雰囲気が有利であるという一般論とは逆に、ウエハＷが回転している場合には高湿度雰囲気の方が帯電しやすいという実験結果であった。また、親水性表面を有するウエハＷが帯電し易い傾向にあった湿度４０％雰囲気において、疎水性表面を有するウエハＷに対して同じ処理を行ったところ、表面電位はかなり低い水準で推移していた。
上記の実験１の結果について発明者は以下のように考えている。チャンバ内の湿度が比較的高いとき（４０％のとき）には、ウエハＷの回転に伴い、チャンバ内を漂う水分と、ウエハ表面に付着している水分が干渉しあい（摩擦が生じ）、電荷が生成し易くなっている。一方、チャンバ内の湿度が低い場合には、チャンバ内を漂う水分およびウエハ表面に付着している水分が殆どなく、このため電荷が生成し難くなっている。また、ウエハＷの表面が疎水性の場合には、チャンバ内の湿度が比較的高くても、ウエハＷの表面に水分が付着し難いため、チャンバ内を漂う水分があったとしても、電荷が生成し難くなっている。
［実験２］
上記実験１において帯電が最も生じやすかった「チャンバ２０内湿度４０％、ウエハの表面が親水性（疎水化処理無し）」の場合において、ウエハＷの保持部材３１Ｂ２との接触部の表面絶縁層の除去の効果について確認する試験を行った。表面絶縁層を除去したこと、ウエハの回転数を１０００ｒｐｍおよび１５００ｒｐｍの二水準としたことを除いて、実験条件は実験１と同じである。
図８のグラフに実験２の結果を示す。図８のグラフにおいて、縦軸はウエハＷの表面電位（Ｖ）、横軸はウエハＷの回転時間であり、運転時間毎に、左から順に「湿度４０％、絶縁層除去無し（w/oＢＣ）、回転数１０００ｒｐｍ（実験１の結果と同じ）」、「絶縁層除去有り（wＢＣ）、回転数１０００ｒｐｍ」、「絶縁層除去有り（wＢＣ）、回転数１５００ｒｐｍ」の各条件での表面電位の時間変化をそれぞれ示している。図８のグラフより明らかなように、表面絶縁層を除去した場合には、回転数、回転時間に関わらず、ウエハＷの上面の表面電位が非常に低いレベルで安定していた。
上記の実験２の結果より明らかなように、表面絶縁層を除去することにより、ウエハＷの上面の絶縁層に生じた電荷を下層の導電層および保持部材３１Ｂ２を介してウエハＷから除去することが可能となる。このため、電荷がウエハに蓄積されることを防止することができる。
なお、上記実験１，２は、帯電が最も生じやすい条件で行ったが、表面絶縁層を除去することにより、ウエハＷの帯電が予想されるその他の条件下においても同様の帯電抑制効果が期待できる。例えば、前述したウエハＷの上面に対するＤＩＷリンス工程および溶剤置換工程、並びに振り切り乾燥工程の時にも、ウエハＷの帯電が予想されるが、これらの工程を実施するときにも、上述した表面絶縁層の除去による帯電抑制効果が期待できる。
なお、ウエハＷの上面のＤＩＷリンス工程および溶剤置換工程において、ウエハＷの周囲の湿度が１％以下である場合、あるいは、基板の表面状態が純水との接触角が９０°以上である場合には、更なる帯電抑制効果が望めると考えられる。
図９及び図１０は、熱酸化処理により表面に熱酸化膜（ＴＨＯＸ）を形成したシリコンウエハに対して、さらに熱酸化膜（ＴＨＯＸ）の上にレジスト膜を形成し、ウエハＷの表面の帯電傾向を調べる試験の結果を示すグラフである。ウエハＷの周囲の湿度（処理ユニット内の湿度）を４５％とした点、ウエハの回転数を１０００ｒｐｍおよび２５００ｒｐｍの二水準としたことを除いて、実験条件は上記実験２と同じである。
図９はレジスト膜がＡｒＦレジスト（水の表面接触角が約９０度）からなる場合、図１０はレジスト膜がＫｒＦレジスト（水の表面接触角が約６０度）からなる場合の結果を示している。図９、図１０のグラフの見方は、図７、図８と同じである。但し、「control」というのは、ウエハＷを保持部材３１Ｂ２にセットした直後である。この試験結果から、接触角の大きい（疎水性の高い）ＡｒＦレジストの方が、接触角の小さい（疎水性の低い）ＫｒＦレジストよりも帯電し難いことがわかる。この結果は、表面の熱酸化膜にＨＭＤＳによる疎水化処理を行ったものが、疎水化処理を行っていないもよりも帯電し難いという実験１の結果と整合している。
なお、上記説明では、表面絶縁層が無機材料である熱酸化膜（ＳｉＯ２）であったがこれには限定されず、有機材料（例えばレジスト、レジスト上の反射防止膜など）である場合にも、上述したウエハ周縁部の表面絶縁層を除去することは有益である。例えば、レジストのうち、疎水性がやや低いＫｒＦレジスト（純水の接触角が約６０度）の膜が表面に形成されているウエハにウエハを回転させながらＤＩＷを供給するＤＩＷリンス工程を行った場合、あるいはこのようなウエハに対して高湿度雰囲気下で振り切り乾燥工程を行った場合には、ウエハに帯電が生じる可能性がある。このような場合にも、上記帯電が生じうる工程を実施する前にレジスト膜の一部を除去して下層のより導電性の高い層を露出させておき、この露出させた層を導電性の保持部材３１Ｂ２に接触させた状態で処理を行うことにより、ウエハＷの帯電を防止することができる。すなわち、表面絶縁層と表面絶縁層を形成する材料よりも導電性が高い下層を構成する材料の組み合わせは任意である。
上記実施形態では、表面絶縁層を形成する材料よりも導電性が高い下層がシリコンウエハ自体であったが、これには限定されず、下層は、任意の成膜プロセスにより形成された膜であってもよい。
上記実施形態では、表面絶縁層の除去を、ウエハＷを回転させながらウエハＷの周縁部に絶縁層を溶解しうる薬液（熱酸化膜（ＳｉＯ２）の場合はフッ酸、レジストの場合はレジスト用の溶剤）を供給するウエットプロセスにより行ったが、これには限定されない。絶縁層の除去は、半導体製造の技術分野において不要な表面層を除去するために用いられている公知の任意の方法、例えば、ドライエッチング、レーザー加工、機械的研磨を用いることができる。
上記実施形態では、絶縁層除去処理と、その後のウエハの処理（洗浄処理等）が一つのハウジング内に設けられた別々の処理ユニットで実行されたが、これに限定されるものではなく、半導体装置製造工場の異なる場所に設けられた別々の処理ユニットにより行ってもよい。この場合、上述した一連の処理は、半導体装置製造工場に設けられた多数の処理装置を制御するホストコンピュータの制御の下で行ってもよい。この場合、ホストコンピュータにより、前述した制御部１８と記憶部１９とを備えた制御装置４と同様の制御機能を実現してもよい。
また、下地露出工程と、その後のウエハの処理を単一の処理ユニットにて実行してもよい。このような処理を実行することができる処理ユニット１６Ｃの概略構成が図１１および図１２に示されている。図１１および図１２の処理ユニット１６Ｃは、機械的把持機構及び真空吸着機構の両方を具備する基板保持機構３１Ｃを備える。この基板保持機構３１Ｃは、図４に示した基板保持機構３１Ｂと同様に、ベースプレート３１Ｂ１’と、保持部材３１Ｂ２’と、支柱部３２’と、駆動部３３’とを有している。基板保持機構３１Ｃのベースプレート３１Ｂ１’の中央部には凹部３４が形成され、この凹部３４の中に、図３に示したバキュームチャック３１Ａと概ね同じ構成のバキュームチャック３１Ａ’が収容されている。バキュームチャック３１Ａ’から下方に延びる支柱部３２”は、ベースプレート３１Ｂ１’から下方に延びる支柱部３２’内に形成された鉛直方向に延びる空洞の内部に収容されている。支柱部３２’と支柱部３２”とは、鉛直方向に相対移動可能であるが、相対回転不能に連結されている。支柱部３２’および支柱部３２”の両方を、駆動部３３’により回転させることが可能である。支柱部３２”は、図示しない昇降機構により昇降することができる。
図１２に示すように、ウエハＷを保持するバキュームチャック３１Ａ’を上昇させた状態で、ウエハＷが回転し、ウエハＷ周縁部近傍に移動してきたノズルホルダ４２に保持されたノズル４０Ａ１’、４０Ａ２’から下地露出工程（ベベルエッチング等）を行うために必要な処理流体（薬液、リンス液、乾燥用ガス）がウエハＷの周縁部に供給される。下地露出工程の終了後、バキュームチャック３１Ａ’が下降し、次いで保持部材３１Ｂ２’がウエハＷを保持し、次いでバキュームチャック３１Ａ’がウエハＷを解放し、次いでバキュームチャック３１Ａ’がさらに下降して凹部３４内に収まる（図１１）。この状態で、ウエハＷが回転し、ウエハＷ中央部の上方に移動してきたノズル４０’からウエハＷの液処理（例えば洗浄処理、エッチング処理など）を行うために必要な処理流体がウエハＷに供給される。このようにベベルエッチングユニット１６Ａと薬液洗浄ユニット１６Ｂとを統合した単一の処理ユニットを用いることにより、工程数の削減、搬送時間の削減等を実現することができる。
上述した処理の対象となる基板は、半導体ウエハに限定されるものではなく、ガラス基板、セラミック基板等の他の種類の基板であってもよい。
Ｗ 基板（ウエハ）、下層
ＳＩＬ 表面絶縁層
３１、３１Ｂ２ 基板保持具
１６Ａ 第１処理部（ベベルエッチングユニット）
１６Ｂ 第２処理部（薬液洗浄ユニット）
１６Ｃ 単一の処理部（処理ユニット）

Claims (9)

  1. 絶縁性材料により形成された表面絶縁層を有する基板を準備する工程と、
    前記基板の周縁部に存在する前記表面絶縁層の少なくとも一部を除去して、前記表面絶縁層を形成する材料よりも導電性が高い下層を露出させる下地露出工程と、
    基板保持具により前記基板の前記下層が露出した部分を保持して回転させながら、前記基板に対して処理を行う基板処理工程と、
    を備え、
    前記基板保持具のうちの少なくとも前記下層と接触する部位は導電性材料により形成されており、前記基板処理工程において、前記基板の表面絶縁層に生じた電荷を前記下層および前記基板保持具を介して逃がす、基板処理方法。
  2. 前記基板処理工程は、回転する前記基板の中心部に処理液を供給して前記基板に液処理を施す液処理工程、または、前記基板に既に供給された処理液を前記基板を回転させることによって前記基板から振り切り除去する乾燥工程を含む、請求項１記載の基板処理方法。
  3. 前記基板処理工程は、前記基板に既に供給された処理液を前記基板を回転させることによって前記基板から振り切り除去する乾燥工程を含み、前記絶縁性材料が親水性材料である、請求項１記載の基板処理方法。
  4. 前記下地露出工程は、前記基板を回転させながら前記基板の周縁部のみに前記絶縁性材料を溶解しうる薬液を供給することにより行われる、請求項１記載の基板処理方法。
  5. 基板液処理システムの動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板液処理システムを制御して請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体。
  6. 絶縁性材料により形成された表面絶縁層を有する基板から、前記基板の周縁部に存在する前記表面絶縁層の少なくとも一部を除去して、前記表面絶縁層を形成する材料よりも導電性が高い下層を露出させる下地露出工程を実行する第１処理部と、
    基板保持具により前記基板の前記下層が露出した部分を保持して回転させながら、前記基板に対して処理を行う第２処理部と、を備え、
    前記第２処理部の前記基板保持具のうちの少なくとも前記下層と接触する部位は導電性材料により形成されており、前記基板の表面絶縁層に生じた電荷を前記下層および前記基板保持具を介して逃がすことができるように構成されている、基板処理装置。
  7. 前記下地露出工程で前記基板の端面の下層が露出させられ、前記基板保持具は、前記基板の前記端面と接触する把持爪を有している、請求項６記載の基板処理装置。
  8. 前記下地露出工程で前記基板の裏面の傾斜面の下層が露出させられ、前記基板保持具は、前記基板の前記傾斜面上の接触点において前記基板と接触する支持部材を有している、請求項６記載の基板処理装置。
  9. 前記第１処理部および前記第２処理部が統合されて単一の処理部をなす、請求項６から７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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